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PRUEBAS DE VERIFICACIÓN CORRECTAS EN LAS BATERÍAS

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Todos escuchamos diariamente en los diferentes medios, que la humanidad por efectos del cambio climático, se enfrenta a uno de los más grandes retos con respecto a la forma como obtenemos y consumimos energía, casi para todos es claro que las fuentes de energía no renovables generan gases que causan el calentamiento global y que sí de manera pronta no pasamos a lo que han denominado como la transición energética, la humanidad como la conocemos en este planeta tendrá consecuencias irreversibles.

Dentro de las diferentes medidas que han incentivado las empresas y los gobiernos para acelerar esta transición energética, se encuentra como una de las principales, la de sustituir los vehículos a combustión, por vehículos eléctricos EV. La sustitución por EV busca dos objetivos en esencia, por un lado, evitar el consumo de cientos de toneladas de combustibles de origen fósil que implican la generación de gases y por otro evitar la dependencia de estos combustibles con origen en ciertos países o economías productoras. Sin embargo, esta transición en especial la de los EV implica esfuerzos inmensos no solo en las cadenas de producción y comercialización, sino también en la infraestructura eléctrica. Puesto que un EV estándar consume en sus cargas completas para garantizar su movilidad estándar por un mes casi 1.2 veces más energía que el consumo promedio de una familia de 4 personas. Lo anterior significa que, si se hiciera la sustitución inmediata de todos los vehículos familiares por EV, el consumo de energía eléctrica de los hogares aumentaría en igual proporción, y sí el 46% del consumo es residencial en Colombia, entonces la generación de energía eléctrica deberá aumentar al menos en un 55% para cubrir esta nueva demanda.

Si bien la adición de estos montos de generación de energía es bastante compleja, el tema no queda solo ahí, si suponemos que de los 15 millones estimados de vehículos que según el RUNT ruedan por Colombia, algo menos del 25% requieran un cargador eléctrico, entonces se necesitan alrededor a 3.75 millones, los cuales operan de forma bifásica por lo que se requiere igualmente de una instalación especial a la normal monofásica instalada en nuestros hogares.

Bueno ante semejante reto tanto de generación como de red eléctrica, es indispensable que los gobiernos tomen medidas, el incentivo a la movilidad eléctrica es definitivo, pero de igual manera, es crucial incentivar la generación por fuentes renovables a una escala inmensa, la creación de redes de puntos de recarga pública suficiente y extensa como para garantizar que las necesidades del EV quedan ampliamente satisfechas y como último pero más importante limitar la posibilidad de que cada vehículo obtenga un cargador eléctrico para su hogar. Esta última medida tal vez sea la más controvertida, pero tal como lo están haciendo en ciudades en donde el volumen de EV se ha incrementado sustancialmente, necesaria, para evitar el colapso de las redes eléctricas de nuestras ciudades que ya están bastante mal atendidas.

Por: Marco Antonio Machado

En este blog hablaremos sobre cómo determinar el estado de salud o vida de las baterías, estado de carga y en general las pruebas de verificación correctas que se deben aplicar a las baterías. En el segmento de las baterías, una gran parte de ellas son utilizadas en los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y los de acumulación de energía como respaldo en sistemas fotovoltaicos, estos sistemas de reserva de batería suelen anunciarse como libres de mantenimiento, esto no asegura que las baterías no estén propensas a sufrir deterioro debido a la corrosión, sulfatación, cortocircuitos, secado y fallas en los sellos. Dado la importancia que representan las baterías en este tipo de sistemas tanto por su costo y la importancia para garantizar el respaldo energético sobre todo cuando se tienen cargas críticas para sacar el mayor provecho a estos elementos en los sistemas es necesario realizar una serie de pruebas periódicas que permitan conocer el estado de salud real de estas baterías para prevenir y/o corregir fallas en sistema ya sea por una inadecuada carga o descarga en los acumuladores. La prueba de capacidad es la única manera de obtener un valor preciso sobre la capacidad actual de la batería. Si se usa regularmente, puede servir para comprobar la salud de la batería y su capacidad actual y para estimar la vida útil restante de la batería. Cuando una batería es nueva, su capacidad puede ser algo más baja que la especificada. Esto es normal. Hay valores de capacidad establecidos por el fabricante. Todas las baterías tienen tablas con la corriente de descarga para un tiempo específico (10 o 20h generalmente) hasta un final específico del voltaje de descarga, esto se conoce como curvas de descarga de la batería así como también la profundidad de descarga (DOD%) a la cual es sometida la batería y entrega una aproximación de los ciclos de carga/descarga que también es proporcionada generalmente en la hoja de especificaciones técnicas del fabricante; esta información está dada para el trabajo de la batería en condiciones normales o dentro de un rango establecido de temperatura. A continuación, se ilustra, una curva de descarga de una batería Tbplus 12/250Ah GEL C10(corresponde una capacidad de descarga 0.1C, La curva azul claro en la gráfica).

Centrándonos en la gráfica anterior como base, explicaremos como se realiza la prueba de capacidad mencionada anteriormente: Durante la prueba se mide cuánta capacidad (corriente x tiempo expresado en Ah) la batería puede suministrar antes de que el voltaje del terminal baje al final del voltaje de descarga x número de celdas (generalmente este voltaje para una batería de 6 celdas 2v c/u es de 10,5-10.8 voltios). La corriente debería mantenerse a un valor constante. Se recomienda seleccionar un tiempo de prueba que sea aproximadamente el mismo que el ciclo de servicio de la batería (para este caso 10h). Tiempos de prueba comunes son de 5 u 8 horas y un final común del voltaje de descarga para una celda de plomo-ácido es de 1.75 o 1.80 V. Si la batería llega al final del voltaje de descarga al mismo tiempo que el tiempo de prueba especificado, la capacidad de la batería es del 100% de lo establecido. Si por el contrario llega al final de la descarga al 80% (8 h) o antes de las 10 h especificadas, hay que reemplazarla se concluye que esta batería se encuentra en un estado de salud bajo y se recomienda el reemplazo de esta. El que corresponda una prueba satisfactoria (100%) garantiza que la curva de descarga del fabricante será aproximada a la curva de descarga de la prueba realizada en las condiciones dadas de corriente constante como se observa en la siguiente gráfica.

Como resultado se observa que el voltaje de descarga en las 10h y media de prueba (de 5am a 3:30pm) a corriente constante (para este caso se utiliza una carga de 0,48 Ω) el voltaje final no bajo del valor especifico mínimo de 10.5v.

Otra de las pruebas sencillas y confiables para ir midiendo el estado de salud o variación del mismo en el tiempo es la Prueba de impedancia, la impedancia indica la condición de las baterías y al mismo tiempo prueba la condición de todo el paso eléctrico de la batería de placa de terminal a placa de terminal, la impedancia puede encontrar debilidades en celdas y en conectores entre celdas fácil y confiablemente. Básicamente, para la prueba de impedancia se mide el voltaje inicial de la batería en vacío (Vi), luego se debe aplicar una señal de corriente conectando una carga (RL) en serie con un amperímetro entre los terminales de la batería se mide la caída del voltaje en la batería así como también la corriente que mide el instrumento conectado con la carga (Ic) y se realiza el cálculo de la resistencia interna (Ri) usando la Ley de Ohm. Ri=(Vi-Vf)/Ic. Con el envejecimiento de las celdas incrementa la impedancia interna este puede ser un indicar fácil de tener al realizar estas pruebas de forma periódica.

Es importante mencionar algunas recomendaciones y aclaraciones para el correcto funcionamiento de las baterías: Es bien sabido que las temperaturas bajas reducen las reacciones químicas internas en cualquier batería; el grado de rendimiento reducido varía de acuerdo a la tecnología. Por otro lado del rango de temperatura, las temperaturas altas pueden estropear cualquier batería. No sorprende que también aquí el impacto depende de la tecnología.

Un voltaje de celda bajo puede indicar que la celda esté cortocircuitada, pero solo si el voltaje finalmente baja hasta 12.18v. Si una celda está baja, entonces otras celdas deben estar más altas en voltaje debido a la configuración del cargador. Las celdas con valores más altos contrarrestan las de valores bajos y en general las de valores más altos están en mejor condición por que pueden tolerar voltajes más altos. Pero estas celdas están sobrecargadas, lo cual las sobrecalienta y acelera la corrosión de la rejilla y las pérdidas de agua. Esto implica que el voltaje simplemente indica el estado de carga de las celdas. No hay indicación del estado de salud de las celdas. Un voltaje de celda normal no indica nada excepto que la celda está completamente cargada. Un voltaje de celda anormal, sin embargo, sí indica algo sobre la condición de la celda.

Las inspecciones mensuales incluyen apariencia y mantenimiento de voltaje en serie, corriente y voltaje de salida del cargador, temperatura ambiente, corriente de carga de flotación de la batería, baterías puestas a tierra sin intención, etc.

Oscar Hernández

Ingeniero Comercial y de Proyectos

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